KR19980082789A - Vortex chamber structure of diesel engine - Google Patents

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KR19980082789A KR1019970017878A KR19970017878A KR19980082789A KR 19980082789 A KR19980082789 A KR 19980082789A KR 1019970017878 A KR1019970017878 A KR 1019970017878A KR 19970017878 A KR19970017878 A KR 19970017878A KR 19980082789 A KR19980082789 A KR 19980082789A
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윤종범
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김영귀
기아자동차 주식회사
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Abstract

본 발명은 디이젤 엔진의 압축 행정중, 와류실에 공기를 유입시킴으로써 강한 와류가 발생되도록 하는 디이젤 엔진의 와류실 구조에 관한 것으로, 디이젤 엔진의 성능 및 매연이 악화되지 않는 범위 내에서 와류 형성능력을 억제시킴으로써 냉각 시동시의 연소성을 향상시키며, 또한 NOX가스의 발생을 억제시키는 것을 목적으로 하며, 이를 위하여, 본 발명은, 피스톤 상부의 한쪽 모퉁이에 인접한 실린더 헤드 내에 구형상의 부실로서 형성되며, 실린더 내부와의 사이에 한쪽 방향으로 경사지게 형성된 통로가 제공되어 실린더와 연통되어, 압축 행정시 실린더로부터 도입되는 공기의 흐름을 와류로 변형시키는 디이젤 엔진의 와류실 구조로서, 실린더 헤드의 내부에 형성된 와류실의 수평 하면을 실린더 헤드의 하면에 대하여 경사지게 형성시켜, 와류실의 내부에 형성되는 공기의 와류가 와류실의 하면 경사부에 부딪치도록 하는 것을 특징으로 하는 디이젤 엔진의 와류실 구조를 제공한다.The present invention relates to a vortex chamber structure of a diesel engine in which a strong vortex is generated by introducing air into the vortex chamber during the compression stroke of the diesel engine, and the vortex forming ability of the diesel engine within the range in which the performance and the smoke are not deteriorated. by inhibiting improves combustibility at the time of cold start, and also, and for the purpose of suppressing the generation of NO X gas, to this end, the present invention is formed as a bad spherical shape in the cylinder head adjacent to the one corner of the piston top and cylinder A vortex chamber structure of a diesel engine that provides a passage formed in an inclined direction in one direction between the inside and communicates with the cylinder to transform the flow of air introduced from the cylinder into a vortex during the compression stroke. The horizontal lower surface of the cylinder is inclined with respect to the lower surface of the cylinder head, When the air is swirling in the swirl chamber formed therein to provide a swirl chamber structure of a diesel engine, it characterized in that the values to find the inclined portion.

Description

디이젤 엔진의 와류실 구조Vortex chamber structure of diesel engine

본 발명은 디이젤 엔진의 압축 행정중, 와류실에 공기를 유입시킴으로써 강한 와류가 발생되도록 하는 디이젤 엔진의 와류실 구조에 관한 것이다.The present invention relates to a vortex chamber structure of a diesel engine in which a strong vortex is generated by introducing air into the vortex chamber during the compression stroke of the diesel engine.

일반적으로, 가솔린 엔진에서는 공기의 연료가 충분히 혼합된 혼합기를 실린더에 흡입하여 연소하게 되나, 디이젤 엔진은 분사 노즐에서 분사된 연료가 공기와 혼합하여 착화 온도에 도달한 다음에 연소가 시작되므로, 상기 디이젤 엔진의 연소실은 분사된 연료와 공기를 잘 혼합시키는 구조라야 하며, 그 방법으로 연소실의 모양을 특수하게 만들어 압축이 끝날 때 강한 소용돌이(즉, 와류)를 일으키게 하거나, 착화 초기에 생기를 높은 압력을 이용해서 혼합하게 하는 방법 등이 있다.In general, in a gasoline engine, a mixer in which air is sufficiently mixed with fuel is sucked into a cylinder and combusted, but the diesel engine starts combustion after the fuel injected from the injection nozzle reaches the ignition temperature by mixing with air. The combustion chamber of diesel engines should be a structure that mixes the injected fuel and air well, and in this way makes the shape of the combustion chamber special, causing a strong vortex (i.e. vortex) at the end of compression, There is a method of mixing using.

이러한 연소실에 요구되는 조건으로는;As a condition required for such a combustion chamber;

1) 분사된 연료를 될 수 있는 대로 짧은 시간에 완전 연소시켜야 하고,1) The injected fuel must be completely burned in the shortest possible time,

2) 평균 유효 압력이 높아야 하며,2) The average effective pressure must be high,

3) 연료 소비율이 적어야 하고,3) low fuel consumption rate,

4) 고속 회전시의 연소 상태가 좋아야 하며,4) The combustion state at high speed should be good.

5) 시동이 용이해야 하고,5) easy to start,

6) 디이젤 녹이 적어야 한다는 것이다.6) The diesel rust should be low.

한편, 이러한 디이젤 기관의 연소실로는 직접 분사식, 예연소실식, 와류실식 및 공기실식이 있으며, 우리나라에서는 공기실식은 그다지 사용하지 않고 있다.On the other hand, the combustion chamber of the diesel engine is a direct injection type, pre-combustion type, vortex chamber type and air chamber type, the air chamber is not used in Korea.

도 1은 와류실식 연소실의 구조를 나타내는 종단면도로서, 도시된 바와 같이, 와류실식 연소실은 피스톤(1) 상부의 한쪽 모퉁이에 인접한 실린더 헤드(2)내에 부실로서의 구형상의 와류실(3)이 형성되고, 상기 와류실(3)의 내부에는 연료 분사노즐(4)과 예열 플러그(5)가 장착되어 있다.Fig. 1 is a longitudinal sectional view showing the structure of a vortex chamber combustion chamber, and as shown, the vortex chamber combustion chamber is formed with a spherical vortex chamber 3 as a sub chamber in a cylinder head 2 adjacent to one corner of an upper portion of the piston 1. The fuel injection nozzle 4 and the glow plug 5 are mounted inside the vortex chamber 3.

또한, 상기 와류실(3)과 실린더 내부와의 사이에는 와류실(3)의 한쪽 방향으로 경사지게 형성된 통로(6)가 제공되어 실린더와 와류실(3)을 연통시키도록 되어 있으며, 이러한 통로(6)와 연결된 와류실(3)의 하면은 수평면으로 형성된다.In addition, a passage 6 formed to be inclined in one direction of the vortex chamber 3 is provided between the vortex chamber 3 and the inside of the cylinder so as to communicate the cylinder and the vortex chamber 3. The lower surface of the vortex chamber 3 connected with 6) is formed in a horizontal plane.

이러한 형식의 와류실식 연소실은 압축 행정시에 와류실(3)로 공기를 유입시킴으로써, 강한 와류를 일으키도록 하고 여기에 연료를 분사하여 연소시키는 것으로, 와류실(3)에 분사된 연료는 강한 선회 운동을 하는 공기와 혼합하여 착화 연소되며, 와류실(3)내에서 거의 대부분이 연소되도록 되며, 일부 남은 연료는 주연소실의 새로운 공기와 접촉하여 연소하게 됨으로써, 2단으로 연소되는 경향이 있다. 따라서, 와류실(3)의 용적은 전 연소 용적의 70~80%를 차지하고, 피스톤(1)의 상부면과 와류실(3)간의 분출 구멍의 면적은 피스톤(1) 면적의 1~3.5% 정도로, 이러한 와류실식에서는 교축작용에 중점을 두지 않고, 와류실(3)에서 발생하는 와류를 이용하여 대부분의 연료를 완전히 연소시키는 것을 목적으로 한다.In this type of vortex chamber combustion chamber, air is introduced into the vortex chamber 3 during the compression stroke so that a strong vortex is generated and the fuel is injected and burned, and the fuel injected into the vortex chamber 3 is strongly turned. It is ignited and combusted by mixing with the moving air, and almost all of it is combusted in the vortex chamber 3, and some remaining fuel is burned in contact with the fresh air of the main combustion chamber, thereby tending to be burned in two stages. Therefore, the volume of the vortex chamber 3 occupies 70 to 80% of the total combustion volume, and the area of the ejection hole between the upper surface of the piston 1 and the vortex chamber 3 is 1 to 3.5% of the piston 1 area. To the extent, in this vortex chamber type, the object is not to focus on the throttling action, but aims to completely burn most of the fuel using the vortices generated in the vortex chamber 3.

그런데, 이러한 종래의 와류실식 디이젤 엔진에 있어서, 종래에는 와류 형성만을 고려하여 설계하다 보지 상온 및 주행 영역에서는 공기와 연료 혼합이 좋아져 성능의 향상되었으나, 냉각 시동시에는 와류에 의한 혼합기가 냉각됨으로써 시동이 잘 걸리지 않고, 시동이 걸려도 연소가 잘 되지 않아 흰연기가 심하게 발생되는 문제점이 있었다.By the way, in the conventional vortex chamber diesel engine, conventionally, only the vortex formation is considered, and the air and fuel mixing are improved in the holding temperature and running region, but the performance is improved. This is not well caught, even if the start does not burn well, there was a problem that badly generated white smoke.

또한, 정상 운전시에 있어서, 연료와 공기간의 혼합율이 향상됨으로써 연소시 인체에 해로운 다량의 NOX가스가 발생되는 문제점이 있었다.In addition, in normal operation, there is a problem that a large amount of NO x gas harmful to the human body is generated during combustion by improving the mixing ratio between fuel and air.

따라서, 본 발명은 이러한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 상기 와류실의 구조를 개선하여, 디이젤 엔진의 성능 및 매연이 악화되지 않는 범위내에서 와류 형성능력을 억제시킴으로써 냉각 시동시의 연소성을 향상시키며, 또한 NOX가스의 발생을 억제시키는 것을 목적으로 한다.Accordingly, the present invention has been proposed to solve such a conventional problem, and improves the structure of the vortex chamber, thereby suppressing the vortex forming ability within the range in which the performance and the smoke of the diesel engine are not deteriorated, and thus the combustibility at the start of cooling. to enhance, and also for the purpose of suppressing the generation of NO X gas.

도 1은 종래의 디이젤 엔진 와류실의 구조를 나타내는 종단면도.1 is a longitudinal sectional view showing a structure of a conventional diesel engine vortex chamber.

도 2는 본 발명에 따른 디이젤 엔진의 와류실 구조를 나타내는 종단면도.2 is a longitudinal sectional view showing a vortex chamber structure of a diesel engine according to the present invention;

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명** Explanation of symbols for main parts of drawings *

1 ; 피스톤2 ; 실린더 헤드One ; Piston 2; Cylinder head

3 ; 와류실4 ; 연료 분사 노즐3; Vortex chamber 4; Fuel injection nozzle

5 ; 예열 플러그6 ; 통로5; Glow plugs 6; Passage

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 피스톤 상부의 한쪽 모퉁이에 인접한 실린더 헤드 내에 구형상의 부실로서 형성되며, 실린더 내부와의 사이에 한쪽 방향으로 경사지게 형성된 통로가 제공되어 실린더와 연통되어, 압축 행정시 실린더로부터 도입되는 공기의 흐름을 와류로 변형시키는 디이젤 엔진의 와류실 구조로서, 실린더 헤드의 내부에 형성된 와류실의 수평 하면을 실린더 헤드의 하면에 대하여 경사지게 형성시켜, 와류실의 내부에 형성되는 공기의 와류가 와류실의 하면 경사부에 부딪치도록 하는 것을 특징으로 하는 디이젤 엔진의 와류실 구조를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention is formed as a spherical inlet in the cylinder head adjacent to one corner of the upper piston, a passage formed inclined in one direction between the inside of the cylinder is provided in communication with the cylinder, the compression stroke A vortex chamber structure of a diesel engine that transforms a flow of air introduced from a cylinder into a vortex, wherein the horizontal lower surface of the vortex chamber formed inside the cylinder head is formed to be inclined with respect to the lower surface of the cylinder head, and is formed inside the vortex chamber. Provided is a vortex chamber structure of a diesel engine, wherein the vortex of air impinges on the inclined portion of the lower surface of the vortex chamber.

또한, 상기 와류실의 수평 하면은 실린더 헤드의 하면에 대하여 10~20°정도의 각도로 경사지게 형성되는 것이 바람직하다.In addition, the horizontal lower surface of the vortex chamber is preferably formed to be inclined at an angle of about 10 to 20 degrees with respect to the lower surface of the cylinder head.

[실시예]EXAMPLE

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 양호한 실시예를 보다 상세하게 설명하며, 본 실시예에서는 종래 기술에서 인용된 부분과 동일한 부분에 대해서는 동일 부호를 부여하고 있으며, 설명의 중복을 피하기 위해 재차 설명하지 않는다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a preferred embodiment of the present invention, the same reference numerals are assigned to the same parts as those cited in the prior art, in the present embodiment, to avoid duplication of description again Do not explain.

여기서, 도 2는 본 발명에 따른 디이젤 엔진의 와류실 구조를 나타내는 종단면도이다.2 is a longitudinal sectional view showing the vortex chamber structure of the diesel engine according to the present invention.

먼저, 본 발명에 따르면, 와류실(3) 내로 실린더 내부의 공기를 도입시키는 통로(6)가 연결되는 와류실(3)의 하면을 기존의 수평면으로부터 공기 와류와의 간섭을 일으키는 경사면으로 변경시킴으로써 와류의 형성을 억제시키도록 한다.First, according to the present invention, by changing the lower surface of the vortex chamber 3 to which the passage 6 for introducing air in the cylinder into the vortex chamber 3 is changed from an existing horizontal plane to an inclined surface which causes interference with air vortices. Inhibit the formation of vortices.

이를 위하여, 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에서는 실린더 헤드(2)의 내부에 형성된 와류실(3)의 하면을 실린더 헤드(2)의 하면에 대하여 일정ㅎ나 각도로 경사지게 형성된다.To this end, as shown in FIG. 2, in the present invention, the lower surface of the vortex chamber 3 formed inside the cylinder head 2 is inclined at an angle with respect to the lower surface of the cylinder head 2.

이러한 구조에 의하여, 디이젤 엔진의 압축 행정시 피스톤(1)의 상방 이동에 의하여 통로(6)를 통해 와류실(3)로 도입되어 형성된 공기의 와류가 와류실(3)의 하면 경사부에 부딪치게 됨으로써 연속적인 와류의 형성이 억제된다.With this structure, the vortices of the air formed by introducing the vortex chamber 3 through the passage 6 by the upward movement of the piston 1 during the compression stroke of the diesel engine collide with the lower slope of the vortex chamber 3. As a result, continuous vortex formation is suppressed.

또한, 본 발명에 따르면, 와류형성의 억제가 엔진의 전반적인 성능을 저하시키지 않도록 실린더 헤드(2)의 하면에 대하여 대략 10~20°정도의 각도로 경사지게 된다.Further, according to the present invention, the inclination of the vortex is inclined at an angle of about 10 to 20 degrees with respect to the lower surface of the cylinder head 2 so that the overall performance of the engine does not decrease.

이상 상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 디이젤 엔진의 와류실 구조에 의하면, 공기의 와류가 형성되는 와류실의 하면을 일정한 각도로 경사지게 형성시킴으로써 와류의 형성이 일정한 정도까지 억제되어 냉동 시동시의 시동성 및 연료의 미연소에 의한 백연 현상이 개선되며, 또한 정상 운전시에 NOX가스의 발생이 저감되는 효과가 있다.As described above, according to the vortex chamber structure of the diesel engine according to the present invention, by forming the lower surface of the vortex chamber in which the vortex of the air is formed to be inclined at a predetermined angle, the formation of the vortex is suppressed to a certain degree and the startability at the time of freezing start-up And white smoke due to unburned fuel is improved, and generation of NO x gas is reduced during normal operation.

한편, 본 발명은 상술된 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 특허청구의 범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능할 것이다.On the other hand, the present invention is not limited to the above-described specific preferred embodiment, and any person having ordinary skill in the art to which the invention belongs without departing from the gist of the invention claimed in the claims, various changes Would be possible.

Claims (2)

피스톤 상부의 한쪽 모퉁이에 인접한 실린더 헤드 내에 구형상의 부실로서 형성되며, 실린더 내부와의 사이에 한쪽 방향으로 경사지게 형성된 통로가 제공되어 실린더와 연통되어, 압축 행정시 실린더로부터 도입되는 공기의 흐름을 와류로 변형시키는 디이젤 엔진의 와류실 구조로서, 실린더 헤드의 내부에 형성된 와류실의 수평 하면을 실린더 헤드의 하면에 대하여 경사지게 형성시켜, 와류실의 내부에 형성되는 공기의 와류가 와류실의 하면 경사부에 부딪치도록 하는 것을 특징으로 하는 디이젤 엔진의 와류실 구조.It is formed as a spherical inlet in a cylinder head adjacent to one corner of the upper part of the piston, and a passage formed obliquely in one direction is provided between the inside of the cylinder and communicates with the cylinder to vortex the flow of air introduced from the cylinder during the compression stroke. A vortex chamber structure of a diesel engine that is deformed, wherein the horizontal lower surface of the vortex chamber formed inside the cylinder head is formed to be inclined with respect to the lower surface of the cylinder head so that the vortex of air formed inside the vortex chamber is inclined to the lower surface of the vortex chamber. Vortex chamber structure of diesel engine, characterized in that to hit. 제1항에 있어서, 상기 와류실의 수평 하면은 실린더 헤드의 하면에 대하여 10~20°정도의 각도로 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는 디이젤 엔진의 와류실 구조.The vortex chamber structure of a diesel engine according to claim 1, wherein the horizontal lower surface of the vortex chamber is inclined at an angle of about 10 to 20 degrees with respect to the lower surface of the cylinder head.
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